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SERCEL是全球最大的地球物理服務(wù)公司―法國地球物理公司（CGGVeritas）的全資子公司，負責陸地、海洋、地面和井筒地震勘探裝備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。SERCEL公司依托CGGVeritas這個最大的地球物理應(yīng)用平臺，以服務(wù)全球的油氣勘探業(yè)務(wù)為己任，長期致力于地震勘探核心技術(shù)和關(guān)鍵裝備的研發(fā)和推廣，始終站在世界物探科技的前沿，引領(lǐng)著全球物探裝備技術(shù)的進步。SERCEL公司具有最完整的產(chǎn)品線，包括：震源、檢波器和記錄系統(tǒng)，涵蓋了陸地、灘海過渡帶、深海和井筒地震勘探的所有領(lǐng)域，其產(chǎn)品不僅廣泛應(yīng)用于常規(guī)的石油天然氣勘探開發(fā)，而且成功應(yīng)用于新興的、國家重點發(fā)展的油氣勘探業(yè)務(wù)如頁巖氣、致密砂巖氣和煤層氣等非常規(guī)油氣勘探。
本期作者將主要介紹SERCEL公司的陸地地震勘探最新裝備和技術(shù)，主要包括：428XL系列地震采集記錄系統(tǒng)、DSU1/DSU3單分量和三分量數(shù)字檢波器、NOMAD系列大功率可控震源、GeoWaves/MaxiWave系列三分量VSP井中地震采集設(shè)備等，這些裝備和技術(shù)幾乎涵蓋了陸上地震勘探的所有領(lǐng)域，代表了當今地球物理勘探行業(yè)的最新發(fā)展成果。
428XL：新一代地震采集系統(tǒng)
428XL是SERCEL公司于2005年推出的全數(shù)字遙測地震采集系統(tǒng)。它兼容408UL的地面設(shè)備，大線和交叉線的傳輸速率在2毫秒采樣時分別提高到16M和100M，單線實時傳輸帶道能力達到2,000道，同時采集站（FDU）的重量和功耗得到大幅降低。采用基于MEMS技術(shù)的數(shù)字檢波器（DSU）使得428XL成為單個檢波點（RP）平均重量最輕的地震采集系統(tǒng)（每檢波點僅1.8公斤，包括電瓶、檢波器、電子單元和大線等）；DSU和FDU均采用采集鏈結(jié)構(gòu)，一個采集鏈有幾個（一般1～6個）DSU或FDU，大大減少了接頭數(shù)量，提高了可靠性。428XL的全數(shù)字傳輸僅依靠電纜內(nèi)的兩對線，從DSU和FDU開始經(jīng)過大線上的電源站（LAUL）、交叉線上交叉站直達大線接口（LCI）。大線接口（LCI）與采用TCP-IP協(xié)議的交叉線具有相同的最大道能力，大線接口與主機相連，而作為服務(wù)器的主機，采用了服務(wù)器-客戶機結(jié)構(gòu)，這樣就使428XL的采集能力隨大線接口（LCI）和交叉線的數(shù)量增多而線性增長，實現(xiàn)從100道到10萬道的采集能力，滿足任何2D/3D地震采集作業(yè)的需求。客戶端可以在儀器車內(nèi)或在遠離儀器車的營地、辦公室等處，只要有因特網(wǎng)服務(wù)（通過衛(wèi)星或以太橋等方式）既可實現(xiàn)遠程實時采集數(shù)據(jù)顯示，又可以對采集質(zhì)量進行監(jiān)控：包括儀器、檢波器、震源狀態(tài)等所有內(nèi)容，極大地提高了采集質(zhì)量的監(jiān)控管理水平。
428Lite（如圖1）就是一款以筆記本電腦做主機的、具有100道至2,000道采集能力的、以炸藥激發(fā)為主的便攜式地震采集系統(tǒng)。整個系統(tǒng)重量只有3.5公斤，無需發(fā)電機供電（只用12V電瓶即可對主機供電），無需專用儀器車。428LITE基本配置包括一臺筆記本電腦，一個交叉站，一個網(wǎng)絡(luò)集線器，一臺GPS，根據(jù)勘探要求可以配置一臺繪圖儀，一臺NAS存儲器。因此，428LITE的輕便性使其能夠滿足2D或小3D炸藥震源項目，適合叢林和山地地震作業(yè)，可以大幅降低地震隊后勤保障運輸成本，減少HSE壓力。因為248Lite具有與UNITE無線系統(tǒng)同樣的優(yōu)點，SERCEL最近推出了UNITE-Lite，它結(jié)合了二者的優(yōu)點使生產(chǎn)效率又得到進一步提高。428Lite一經(jīng)面世就受到石油和煤田地震隊的廣泛歡迎，目前已經(jīng)有100多臺套428Lite采集系統(tǒng)應(yīng)用于石油和煤田地質(zhì)勘探單位。
對于當前流行的寬方位、高密度地震采集，428XL系統(tǒng)的帶道能力可以隨采集要求而隨時擴展。一個采用常規(guī)交叉站（LAUX）的光纖交叉線的傳輸速率為100Mb，具有實時采集1萬道（2ms采樣）的能力。然而快速發(fā)展的高密度空間采樣技術(shù)對排列片的大小提出更高的要求，即：滿足幾個交叉線同時實時傳輸（多達10個100M交叉線，如圖2）。當排列在一個工區(qū)內(nèi)反復(fù)滾動時，上述排列配置會達到極限，因此SERCEL研發(fā)了基于以太網(wǎng)技術(shù)的光纖千兆交叉線，它達到千兆傳輸速率，具有實時采集10萬道（2ms采樣）的能力（圖2）。上一代常規(guī)交叉站可以作為次一級交叉線兼容在采用千兆交叉線的排列內(nèi)，實現(xiàn)多路徑傳輸。這種光纖千兆交叉線包括幾個特殊設(shè)備：光纖交叉站（LAUX-G），光電轉(zhuǎn)換接口（TFOI-G）和大線接口（LCI-G）。與上一代交叉線相似，可以同時使用多個光纖千兆交叉線（如兩個千兆交叉線即可達到2ms采樣20萬道實時傳輸?shù)哪芰Γ?，這意味著通向100萬道采集能力的道路已經(jīng)鋪就，可以滿足未來5～8年后（2017～2020）對這種大規(guī)模排列配置的需求。需要注意的是：主機服務(wù)器的處理能力，包括內(nèi)存和存儲，也要隨著LCI-428接口個數(shù)的增加而增加，可喜的是由于基于PC技術(shù)的工作站的快速發(fā)展，這種PC工作站已經(jīng)可以作為業(yè)內(nèi)服務(wù)器的成熟選擇。
配套檢波器類型最多的地震采集系統(tǒng) 基于MMES技術(shù)的DSU數(shù)字檢波器與428XL系統(tǒng)的集成不僅實現(xiàn)了從信號接收到記錄的全數(shù)字傳輸，而且也使不改變記錄系統(tǒng)的任何配置，就能實現(xiàn)點接收、高密度多分量采集。這使得428XL成為目前業(yè)界惟一同時既支持模擬檢波器串采集、又支持單分量數(shù)字檢波器和三分量數(shù)字檢波器的地震采集系統(tǒng)。目前，多數(shù)地震勘探仍然使用模擬檢波器串，而新興的多分量地震就要求使用三分量（3C)數(shù)字檢波器實現(xiàn)全波場接收，包括縱波（PP）和轉(zhuǎn)換（PS）橫波。甚至某些工區(qū)會要求混合使用常規(guī)單分量的FDU采集站和三分量的數(shù)字檢波器進行無縫隙的接收。
基于MEMS技術(shù)的數(shù)字加速度檢波器是SERCEL公司20多年研發(fā)努力的結(jié)晶，已經(jīng)形成完整的數(shù)字檢波器系列：單分量數(shù)字檢波器DSU1、三分量數(shù)字檢波器DSU3，以及可埋置型三分量數(shù)字檢波器DSU3BV和自定位型三分量數(shù)字檢波器DSUGPS。其中，DSU3BV的埋置深度達到15米，DSUGPS的定位精度達到+1m/，方位+3°，SERCEL數(shù)字檢波器家族可以滿足在不同地表條件下單分量和三分量高密度數(shù)字地震采集的需求（圖3）。
SERCEL基于MEMS技術(shù)的加速度數(shù)字檢波器在信號保真度和頻率響應(yīng)特性方面具有常規(guī)模擬檢波器所無法比擬的優(yōu)勢：它能夠直接數(shù)字信號輸出，在地震頻段（0～800HZ）其失真度僅為0.0032%（―90db）,其頻率響應(yīng)為恒幅（無衰減）和零相移；DSU的性能不隨溫度/時間變化的影響，能夠避免外界電磁干擾；同時，相對于重力矢量所做的直流標定使得DSU具有了自動傾角校正功能。DSU數(shù)字檢波器是單點接收的理想檢波器，首先它不僅能避免常規(guī)組合接收的組合效應(yīng)對高頻信號的影響，其次，也能避免組合檢波對方位角各向異性屬性的濾波效應(yīng)。然而，在低信噪比地區(qū)，因為單點接收不能提高信噪比，所以單點數(shù)字檢波器不能替代常規(guī)模擬檢波器串。在常規(guī)組合基距范圍內(nèi)用幾個數(shù)字檢波器來替代模擬檢波器串是必須的，這樣可以無假頻的記錄規(guī)則噪音，提高覆蓋次數(shù)從而可以通過處理手段提高環(huán)境噪音的壓制效果。
隨著高精度地震勘探的發(fā)展，利用428XL系統(tǒng)進行數(shù)字檢波器單點接收高密度地震勘探的優(yōu)勢日益明顯并被業(yè)界所接受。新疆油田在某油區(qū)采用428XL系統(tǒng)利用DSU1數(shù)字檢波器進行單點、小道距高密度空間采樣地震勘探生產(chǎn)表明：采用高密度數(shù)字檢波器三維剖面能夠提高垂向分辨率和信噪比，并達到清晰地反映出某井油藏的油水界面（圖4）的效果。
由于MEMS芯片體積小、重量輕，靈敏度高，可以加工成檢測全波場的三分量檢波器（DSU3），從而可以避免以往用多個模擬三分量檢波器進行多分量采集所造成的極性誤差、分量錯誤等問題，通過PP和PS聯(lián)合勘探提高油藏預(yù)測的精度。
2004年10～12月，大慶物探公司在徐深氣田采用SERCEL公司的DSU3三分量數(shù)字檢波器進行了二維三分量地震勘探。本次勘探的目的層是深部火山巖油氣藏。由于天然氣的存在，使得常規(guī)縱波資料在氣藏層段速度變小，利用常規(guī)縱波波阻抗反演方法預(yù)測氣藏存在多解性，因此給精細氣藏描述帶來一定的困難；而橫波速度基本不受氣層的影響，綜合應(yīng)用縱波和橫波資料可以極大地提高油氣藏描述的精度。
基于PP波和PS波疊前時間偏移道集的縱、橫波聯(lián)合反演和儲層預(yù)測結(jié)果表明：XS1井和XS6井與聯(lián)合反演的結(jié)果（如圖5）相當吻合，有助于空間上精細刻畫氣藏極其泥巖隔層。徐深氣田多分量勘探的應(yīng)用效果表明：縱、橫波速度比Vp/Vs－伽瑪參數(shù)是研究氣藏的有利工具，從而進一步證明縱、橫波聯(lián)和勘探是提高油藏預(yù)測精度、減少儲層預(yù)測的多解性，也是提高油氣藏描述精度的有效方法。
業(yè)界惟一采用有線遙測和無線傳輸相結(jié)合的系統(tǒng) Unite無線系統(tǒng)與428XL有線系統(tǒng)的集成（同樣的電子單元、同樣的軟件、同樣的QC手段等）使得混合排列的428XL系統(tǒng)能夠更容易適應(yīng)各種復(fù)雜采集地形，保持記錄數(shù)據(jù)的一致性，輸出單一的SegD文件。
隨著地震勘探領(lǐng)域逐漸向人口密集的城區(qū)、人口稀少的叢林和復(fù)雜山地轉(zhuǎn)移，各種障礙物如居民小區(qū)、工廠設(shè)施、河流、山澗等地形障礙造成的常規(guī)地震采集問題：電臺通訊不暢、排列中斷、數(shù)據(jù)傳輸困難和質(zhì)量控制困難等，嚴重影響著地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量和作業(yè)效率。長期以來428XL系統(tǒng)為了克服上述問題，發(fā)展了各種遙測支持技術(shù)（如：無線以太橋和激光中繼等）和多路徑傳輸技術(shù)（如：次級交叉?zhèn)鬏?、繞線和蛇形排列等）；然而，以當今的技術(shù)觀點出發(fā)，克服上述問題的最有效方式就是采用UNITE無線采集站來補充428XL有線遙測系統(tǒng)（圖6），某些情況下，非常復(fù)雜的地形只能使用無線系統(tǒng)。從而保證地震數(shù)據(jù)空間分布的連續(xù)性和完整性，真正實現(xiàn)無障礙三維地震采集。
UNITE無線采集系統(tǒng)的RAU無線采集站能自主地進行連續(xù)地震采集，并能對地震數(shù)據(jù)、檢波器和儀器狀態(tài)進行監(jiān)控。它集成了GPS和WIFI技術(shù)，采用GPS技術(shù)進行系統(tǒng)同步和授時，采用WIFI技術(shù)進行采集參數(shù)遙控設(shè)置、數(shù)據(jù)遠程回收和實時質(zhì)量監(jiān)控，而采集不受影響；在蜂窩存取節(jié)點（CAN）半徑（1公里）范圍內(nèi)的RAU無線采集站通過CAN天線（一般與交叉站相連）實時把數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C。內(nèi)部鋰離子電池支持RAU連續(xù)自主采集（達到3天，如果被盜可以工作10天)，外接18安時鉛酸電瓶時，RAU可以自主采集4個星期（按每天12小時連續(xù)記錄），即使數(shù)據(jù)回收后，原始地震數(shù)據(jù)在RAU內(nèi)的循環(huán)存貯器中可以駐留最少一個月的時間，從而有足夠時間可以確保最終的地震數(shù)據(jù)完全正常。
SERCEL提供與428XL系統(tǒng)配套的全系列的RAU無線采集站，包括接常規(guī)檢波器串的標準單分量無線采集站（RAU）；接三個檢波點或三分量模擬檢波器的無線采集站RAU-3（3C），和接特定三分量MEMS加速度檢波器（DSU3SA）的無線采集站RAU-D。
NOMAD系列可控震源：高效率地震理想激發(fā)源
隨著地震勘探目標日趨復(fù)雜，對地震數(shù)據(jù)對稱空間采樣的要求越來越高，即：炮線和檢波線的參數(shù)相同且互相垂直；這就要求在采用多組震源（2到32組)激發(fā)時，震源激發(fā)效率必須有較大的提高，才能滿足使用428XL和電控箱體（VE464）高效作業(yè)方式的要求。采用高效可控震源作業(yè)方法，必須壓縮兩個連續(xù)掃描間的周期，同時結(jié)合輪替掃描（交替掃描或滑動掃描）和同時掃描（如DSSS掃描等）作業(yè)方法。這樣，在開闊地表條件下，可控震源的日生產(chǎn)效率可以達到20,000個震點以上。在復(fù)雜地表時，可以采用獨立同時掃描方式，即：根據(jù)地形把激發(fā)模版分成若干部分（可以和震源個數(shù)一樣多），428XL主機借助GPS授時始終連續(xù)記錄，并保持與每一個震點同步，大大減少主機與震源間的無線通訊聯(lián)絡(luò)。
為了達到單點高密度激發(fā)，而又不增加地震隊可控震源的數(shù)量，必須使用重型可控震源（如Nomad65)和超級重型震源（Nomad90）進行作業(yè)（圖7）。Nomad系列可控震源采用強化的機械和液壓系統(tǒng)，能夠提供寬頻掃描，為了激發(fā)低頻能量，提高了液壓流量和行程，使低頻端從1HZ開始掃描。為了激發(fā)高頻能量，提高了平板的剛度和伺服閥的響應(yīng)，高頻端掃描頻率達到250HZ。這些技術(shù)措施不僅使得地震信號的分辨率得到提高，而且減少了諧波畸變的影響，有益于最終地震成像精度的提高。
自2003年推向市場以來，Nomad65可控震源就具備多種氣候和地形配件可供選配，如：適合沙漠和雪地作業(yè)的履帶，適合極低溫環(huán)境（-30℃或-50℃）的冬季包，以及城鎮(zhèn)作業(yè)的隔音罩等。作為高密度可控震源作業(yè)的標準裝備，在用的Nomad65已經(jīng)有700多臺套，主要分布在俄羅斯、北美和中東地區(qū)，少量在中國的物探公司使用。SERCEL利用在Nomad65可控震源上的開發(fā)經(jīng)驗，成功推出了Nomad90超級重型可控震源，它的峰值出力（減少掃描時間)更高，達到90,000磅，掃描頻帶范圍更寬，地球物理性能更好。
適合不同井況的新型數(shù)字三分量VSP接收系統(tǒng)
垂直地震剖面（VSP）技術(shù)是油氣勘探新區(qū)獲得突破，老區(qū)深入挖潛所必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。由于VSP采用井下接收，檢波器接近反射點，降低了近地表吸收衰減對資料的影響，因此，VSP地震資料具有高信噪比、高分辨率和豐富的運動學和動力學特征等優(yōu)點，可以精細研究層間多次波的產(chǎn)生、P波到S波的轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象，是建立地下地層結(jié)構(gòu)與地面地震之間精確標定關(guān)系的橋梁。隨著微地震監(jiān)測、井間地震、四維地震等針對油藏目標地球物理勘探技術(shù)的日益發(fā)展和成熟，VSP技術(shù)的應(yīng)用前景必然越來越廣闊。
SERCEL公司研發(fā)VSP井下工具已有50年的歷史。自2000年以來，SERCEL向市場提供全套的三分量多級數(shù)字井下工具，以適應(yīng)不同的井眼條件，滿足不同成像要求。這些VSP工具全部采用普通7芯測井電纜，具有實時傳輸速率高（從2.5Mbps到4Mbps不等），多種采樣率（最小采樣率達到0.25ms)，高達100級 三分量接收等特點。全部使用WaveControl軟件實現(xiàn)井下設(shè)備作業(yè)監(jiān)控和測試，采用基于Windows的Wavelab記錄系統(tǒng)（圖8），可與428XL和VE464保持同步，進行3D地面地震和井間地震聯(lián)合勘探。
SlimWave(圖8）具有24級三分量接收能力，適合小井眼作業(yè)，借助于井下拖拉機時，可以在水平井作業(yè)。在用的SlimWave已達到200級，主要用來進行微地震檢測。GeoWaves（圖8）具有32級三分量接收能力，適合裸眼井和套管井作業(yè)，允許60°井斜偏差，抗惡劣井下環(huán)境（耐溫180℃，耐壓22,000psi）。在用的GeoWaves已達到300多級，主要集中在中國。MaxiWave（圖8）具有100級三分量接收能力，井下最長排列可以達到2000米，如此長的井下排列，可以大大縮短3D VSP的作業(yè)周期。得益于內(nèi)置馬達離合器，在井下儀器遇阻或故障時，只需在地面關(guān)閉系統(tǒng)電源，所有井下儀器的推靠臂自動收攏。在用的MaxiWave系統(tǒng)數(shù)量已達到500級9套，分布在全球各大地球物理公司。
綜上所述，物探裝備技術(shù)的不斷進步推動著地震勘探技術(shù)從常規(guī)三維勘探向高分辨率、高密度、寬方位和多分量縱、橫波聯(lián)合勘探技術(shù)發(fā)展；在提高復(fù)雜構(gòu)造成像和油藏描述精度的同時，大幅提高生產(chǎn)效率，降低勘探成本。SERCEL公司長期致力于地震記錄系統(tǒng)、地震震源和傳感器技術(shù)的研發(fā)，堅持以科技進步作為公司的發(fā)展方向，引領(lǐng)著全球物探科技的進步和發(fā)展。作為全球最大的地震采集裝備制造商，SERCEL始終與全球的地球物理公司一道共同迎接各種各樣的技術(shù)挑戰(zhàn)。
SERCEL公司高度重視中國客戶的各種需求，以服務(wù)于中國的地球物理公司為己任，不斷強化售后服務(wù)和技術(shù)支持，秉承一貫的服務(wù)承諾，即“無論何時何地，SERCEL的售后服務(wù)48小時全球到達和服務(wù)熱線24小時暢通”，大力支持并積極推動中國的地球物理勘探公司在中國乃至全球業(yè)務(wù)的廣泛開展。SERCEL公司北京代表處全體同仁真誠祝愿中國的地球物理勘探事業(yè)不斷進步，蓬勃發(fā)展。
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